紫坪铺水库区不同蓄水阶段的地震活动及成因分析

利用紫坪铺水库地震小台网和成都遥测数字地震台网记录的地震资料,研究给出紫坪铺水库区的地震活动的定位结果和震源机制解.分析紫坪铺水库区不同蓄水阶段地震活动的差异变化.汶川8.0级地震前小震活动集中分布在起始破裂区的东侧,起始破裂区出现的微破裂增加可以理解为诱发小震活动,是发生在水库反复蓄、放水的第3个蓄水高峰后的卸载段,但从频次和强度分析仍属构造本身长期地震活动的一种起伏.汶川8.0级地震为巨大构造地震.紫坪铺水库区构造和环境条件满足诱发地震活动的条件.今后应注意水库区小震活动的变化,重视其缓慢的链式小震续增过程对本身就是巨大孕震构造带的突变作用.     

汶川8.0级地震前紫坪铺水库小震活动及震源参数研究

利用区域和水库地震台网记录的数字地震波资料,研究了汶川8.0级地震前的2000年1月1日～2008年5月11日紫坪铺水库区的地震活动及震源参数.结果表明:汶川8.0级地震前该区域小震活动持续,地震活动水平为M_L2～3,自2005年9月紫坪铺水库蓄水以来,特别是2008年2月地震活动明显增加,但从长期的序列来看,地震活动频次和强度仍在区域地震活动的正常起伏范围.汶川8.0级地震发生前近3个月内,中小地震的视应力差值△σ_(app)普遍大于0,计算得到的视应力总大于其拟合值.汶川8.0级地震震中位于低应力区,而相对较高的视应力差值分布在震中以东地区,局部出现视应力增加的现象.     

四川紫坪铺水库区水文地质与工程地质条件研究

分析了四川紫坪铺水库坝区和库区的水文地质和工程地质条件。由于库区内基岩山区为强烈上升区，地形切割深，高差大，各种不良工程地质现象发育，虽然不致于影响水库的正常工作，但也应引起充分注意。水库畜水后，渗漏问题对水库区和坝区影响较大，应采取相应措施解决；水库蓄水后，库水有可能下渗，应加强对该水库诱发地震的监测和研究。     

紫坪铺水库库区地震精定位研究及分析

利用双差定位法, 对紫坪铺水库台网8个地震台站记录到的2004年8月16日至2008年5月10日的1569个小震进行重新定位。 结果显示, 重新定位后的小震主要集中分布在龙门山推覆构造带的中央北川—映秀断裂、 前山灌县-江油断裂和后山汶川—茂汶断裂上, 其中大部分地震位于北川—映秀断裂并收敛于紫坪铺水库的两端, 走向NE向; 震源深度集中在5~15 km范围内, 平均深度为7.8 km, 15~30 km也有少量地震发生。 水库区域小震活动频度与水库水位存在一定的相关性。 精定位后, 到时残差的均方根平均值为0.048 s, 震源位置的估算误差在水平方向上平均为0.63 km, 在垂直方向上平均为0.51 km。 文中还讨论了紫坪铺水库区震源分布和地质构造的关系。     

紫坪铺水库与汶川地震关系的讨论

利用紫坪铺水库专用地震台站和加密地震台站资料,使用双差法完成了震前930次地震、汶川8级主震和5, 789次余震的重新定位,探讨了紫坪铺水库与汶川地震之间的关系,获得了有利于证明它们之间密切关联的事实: 1)紫坪铺水库2005年蓄水之后出现了水磨、深溪沟和都江堰震群,地震应变能释放增加了200%,与库水位变化密切相关,在汶川地震前呈现出加速释放的现象; 2)野外调查表明存在1条贯穿紫坪铺水库库区、走向NE的同震地表破裂带,与中滩铺断层位置一致; 3)余震分布以中滩铺断层为界,西北上盘多,东南下盘少; 4)利用P波初始到时重新确定出的汶川主震发震时刻为27分59.5秒,初始破裂深度在6～9km左右,直接位于水磨震群之下; 5)汶川主震与发生在2008年4月5日水磨震群中的1次小震的各个台站到时差相同。     

关于紫坪铺水库蓄水是否与汶川地震有关的影响因素综合分析

汶川地震后,紫坪铺水库蓄水是否触发了汶川地震在国内外学术界引起了广泛关注.除定性讨论外,许多学者也采用定量分析的方法进行了计算,但因计算结果不同而得出了不同的结论.本文从目前紫坪铺水库蓄水不同研究组定量计算中出现的争议为出发点,通过对水库蓄水定量计算基本原理和可能引起计算结果差异可能因素的分析,找出定量计算中的关键影响因素,了解目前水库蓄水定量计算中存在的不确定性问题所在.初步结果显示:计算方法、模型维数、扩散模型、震源参数和扩散系数等的取值不同是造成计算结果差异的主要因素,特别是裂隙岩体的扩散系数.在紫坪铺水库定量计算中模型维数的差别使得汶川地震震源处的库仑应力变化计算结果相差约3倍;仅考虑断层渗透率(把岩体渗透率视为无穷大)或仅考虑均匀各向同性的岩体渗透率(忽视断层渗透率),均具有片面性;震源机制解断层走向倾角的差异,会显著影响库仑应力大小计算结果,可到达2~7倍;不同扩散系数下,孔隙压力相差可达几百倍."紫坪铺水库蓄水是否能够触发汶川大地震的发生?",鉴于目前的研究成果,库仑应力变化在kPa量级,尚不能排除触发的可能性,但得出的蓄水震源处的库仑应力变化太低,在背景构造应力场不明确的情况下,也不能确定一定有联系.在未来的工作中需有针对性的进行野外考察和室内试验,改进模型,采用高性能模拟分析计算,并在此基础上对中国和世界多个水库地震触发机制进行对比研究,探讨不同机制下水库地震触发机制特点,进一步量化分析水库地震发生的力学机制及水库对构造活动的影响和作用机理.     

紫坪铺水库地区蓄水前后视应力标度率变化研究

本文利用紫坪铺水库台网记录到的波形资料,计算了2004～2008年170个ML≥1.0级地震的震源参数.紫坪铺水库震源参数计算结果与其他大陆地区有明显不同:(1)拐角频率远低于其他大陆地区结果,表明库区地震波传播经过了较强的衰减过程;(2)视应力计算结果比其他地区小3个数量级,可能是由于库区地震波的高频成分衰减强烈,低估了能量集中在高频的小地震的地震辐射能量.分析了蓄水前后拐角频率和地震矩以及视应力和地震矩关系(视应力标度率)变化,结果表明:相同地震矩的地震蓄水后拐角频率增加,地震高频成分相对丰富;蓄水前视应力与地震矩的关系不明显,蓄水后视应力随地震矩的增加而增加.视应力标度率的改变可能是蓄水后地震震源物理过程逐渐改变的直接反映.     

向家坝水库蓄水期间的地震活动分析

根据2008年9月至2013年10月金沙江下游水库地震台网监测资料,分析了蓄水期间水库地震影响区的地震活动和震源机制。向家坝水库蓄水1年多,蓄水后库首区A、B段的地震活动频次和强度都维持在较低水平。蓄水期间地震活动显著增加,集中分布在库区C段,并不是蓄水初期地震活动就增加,与库区2013年6月启动第二阶段蓄水有一定相关性,强度在3级地震活动水平。增加的地震活动位于近南北走向的翼子坝、玛瑙断裂的中段。这些局部地段蓄水后发生的地震,其震源的力学机制多为倾滑或正断型,分析认为部分地震为水库诱发岩溶或塌陷型地震,多数仍属构造地震。本文结果为水库诱发地震的研究提供了资料和震例。     

二滩水库蓄水1年的地震活动

二滩水电站于1998年5月1日下闸蓄水,至今已有1年多。1年来,库首区周边出现了少量与库水位涨落有关的弱震活动。本文使用了二滩水库遥测地震台网的8个高增益子台、1个低增益子台共23道记录的地震分析资料。通过对蓄水前后发生地震比较,重点对1998年5月发生在龙胜乡的小震群,6月鱼干鱼乡西北的小震群及8月发生于大坝附近的小震序列进行了分析研究。探讨了1998年5月至1999年5月的水库水位变化与地震次数及震级大小的关系。由此,得出了二滩水库蓄水初期的地震活动性研究的初步结论:蓄水后数10亿吨库水的加载导致岩石形变附加剪切应力可能是导致初期水库周边弱震活动增加的诱发因素。笔者认为加强对大坝及周围地区的地震监测和对水库诱发地震的预测研究,减轻未来可能发生的构造型诱发地震灾害是下一阶段的首要任务。     

紫坪铺水库地震监测预测

紫坪铺水库微震台网已经运行逾6年,强震台网已经运行逾3年,水库蓄水逾4年。2006年10月水磨突发ML1.4级微小地震群,库区及附近和库坝区地震活跃,依据监测研究较准确预测了2006年11月至2007年2月的水磨ML2.5级地震群。研究认为ML2.5级地震群是蓄水初期诱发的一些浅表卸荷型或岩溶塌陷型小地震。2008年5月12日汶川8级特大天然地震发生在微震台网监测范围内,水库微震台网和强震台阵的运行正常,为政府抗震救灾有效决策提供了科学依据,为稳定社会发挥了作用。     

Research on Seismicity and Source Parameters of Small Earthquakes in the Zipingpu Reservoir before the Wenchuan M_S 8. 0 Earthquake

Based on the digital seismic waveform data observed from regional and reservoir seismic networks,the seismicity and source parameters in the Zipingpu reservoir area from January 1,2000 to May 11,2008 before the Wenchuan MS8.0 earthquake are studied. The analysis shows a continuous activity of small earthquakes before the Wenchuan MS8. 0 earthquake. The level of seismic activity was from ML2.0 to ML3.0 in recent years. The impoundment of Zipingpu reservoir started in September 2005 and the obvious increment of seismic activities occurred in February 2008,but according to the analysis of the longer time series,the frequency and intensity of seismic activities do not exceed its range,which means it is still a fluctuation of regional seismic activities or tectonic activity. At the same time,we also studied the spatio-temporal distribution and the change of apparent stress difference in the source region before the great earthquake,and the results show that the apparent stress values of small earthquakes are generally higher than fitted values of apparent stress in the reservoir area in the nearly three months before the Wenchuan MS8.0 earthquake. It can be seen from the spatial distribution of apparent stress difference,that the epicenter of the earthquake is located at a low stress distribution area,and the relatively high apparent stress difference is at the east of the epicenter. Apparent stress increment occurred in local areas.     

Distribution Characteristics of the Seismicity of Zipingpu Reservoir Region after the Wenchuan Earthquake

815 earthquakes recorded by 12 seismic stations of the Zipingpu reservoir seismic network in 2009 were relocated using the double difference algorithm to analyze the seismic activity of the Zipingpu reservoir.Relocation results show that the earthquakes are concentrated relatively in three zones.The distribution characteristics of focal depth are obviously different among different concentration zones.This means earthquakes in different concentration zones may have different causes.Compared to relocation of...     

紫坪铺水库库区震源波谱参数研究

利用紫坪铺水库数字地震台网和成都区域数字台网中的油榨坪台2004年8月到2008年5月12日汶川大地震前的地震波形资料,采用遗传算法反演计算了紫坪铺库区261次1.6级以上地震的震源波谱参数.结果表明紫坪铺库区中小地震的地震矩Mo在1.35×1012～5.98×1014 N·m之间;应力降随着震级的增加而升高;库区小震震源谱拐角频率与地震矩、震级的依赖关系不明确,这可能与紫坪铺水库蓄水后库区压力增加,且水体沿着龙门山断裂方向扩散和渗透有关.     

汶川8.0级地震前发震断裂带地震活动特征研究

设定两个不同研究区域,分别就汶川8.0级地震前地震活动特征进行研究,得出以下结论：①至少在2008年5月11日之前的38年时间中,龙门山断裂带中段出现M5.0以上地震空段,汶川巨大地震就发生在这一空段;②第一研究区域强震释放能量出现阶段性梯次减少现象;③至2008年初,估算出第一研究区域地应力积累量已达5.0136×1016J,相当于一次M7.9强震所能释放的能量;④第二研究区域中小地震在龙门山断裂带中段的南端形成了几乎垂直相交的两条地震带,小震活动明显增多.     

Analysis on residual strain of Zipingpu Concrete Faced Rockfill Dam after Wenchuan earthquake

The Zipingpu Concrete Faced Rockfill Dam (CFRD) was subjected to significant local damage in the “5.12” Wenchuan earthquake. It is the first rockfill dam of more than one hundred meters high to encounter a strong earthquake anywhere in the world. Based on the finite element smoothing method, the residual strains at a typical cross-section and a downstream slope of the dam were obtained by processing the dam monitored displacement data. The position of and reason for the dam settlement and deformation of rockfill dilatancy in the earthquake were analyzed according to the section residual strain. The results show that the maximum settlement ratio on the dam body approximately occurs at 2/3 of the dam height; dilatancy occurs from the dam crest to 25–30 m in the upstream and downstream slope; the immediate cause of the face slabs horizontal construction joint dislocation is excessive residual shear strain. Meanwhile, the position of and reason for the dam fissure in the earthquake were analyzed according to the dam slope residual strain.     

The Focal Mechanism and Characteristic of Stress Field in the Zipingpu Area before the M_S8.0 Wenchuan Earthquake

Based on seismic wave records of the Chengdu digital seismic network and Zipingpu reservoir digital seismic network from August 16,2004 to May 12,2008 when the Wenchuan MS8.0 earthquake occurred,the parameters of focal mechanisms of 486 earthquakes with magnitude larger than M1.6 in the Zipingpu reservoir area were calculated using amplitude ratio method,meanwhile the temporal-spatial variation characteristics of mechanisms and stress field were analyzed based on these parameters.Results show a low ratio of thrust earthquakes and an increased number of strike-slip earthquakes in the reservoir water area in the period from 2006 to 2008.While in the areas far from the reservoir waterfront,the thrust earthquakes took up a high proportion and the strike-slip ones did not increase.The direction of mean principal compressive stress field was deflected and disturbed differently in each area before the Wenchuan MS8.0 earthquake.     

Numerical analysis of dislocations of the face slabs of the Zipingpu Concrete Faced Rockfill Dam during the Wenchuan earthquake

The Zipingpu Concrete Faced Rockfill Dam (CFRD) was obviously damaged during the Wenchuan earthquake in 2008. A wide range of dislocations occurred along the horizontal construction joints at EL. 845m, between the face slabs constructed in the second and third stages. The maximum displacement of the dislocations reached 17cm. In this study, the slab dislocations were investigated using finite element (FE) analysis. The method based on strain potential was applied to compute the permanent deformation of the Zipingpu Dam during the Wenchuan earthquake. The calculated magnitude of the slab dislocation showed good agreements with the field measurements. The dislocation mechanism was discussed. The results show that the dislocation of the concrete slab is a subsequent damage after the permanent deformation of the rockfill materials. The effects of the shear strength and the direction of the construction joints, the reservoir water level and the seismic waves were studied. The shear strength and the direction of the construction joints, reservoir water level and have a significant effect on the dislocation displacement. The dislocation can be effectively reduced by measures such as changing the direction of the construction joints or improving the shear strength at the horizontal joints.